HHÇ site için ilan 2

Beyin uyku sırasında nasıl resetleniyor?

Uyurken beyin görüntüsü

Fare beyinlerinin iç yapısının çarpıcı elektron mikroskop görüntüleri, beynimizde her gün neler gerçekleştiğini gösteriyor. Sinir hücreleri arasındaki bağlantı noktaları olan sinapslarımız, gündüz uyarımları boyunca güçlü ve geniş bir şekilde büyürken, uyurken yaklaşık olarak yüzde 20 oranında küçülerek, ertesi gün daha fazla büyümek ve öğrenmek için alan açıyor.

Science dergisinde yayımlanan 4 yıllık araştırma, Wisconsin Uyku ve Bilinç Merkezi’nin bilim insanları Dr. Chiara Cirelli ve Dr. Giulio Tononi tarafından önerilen “sinaptik homeostaz hipotezi (SHH)” için doğrudan görsel bir kanıt sundu. Hipoteze göre uyku, plastisite olan ve yeni şeyler öğrenmeye devam edebilen beyinlerimiz için ödenen bir bedel.

Sinapslar uyanık olduğumuz sürece sürekli aktif olur ve güçlenerek büyürler. Bu büyümenin hafıza ve öğrenme için önemli olduğuna inanılıyor. Fakat SHH’ye göre, sinapsların doygunluğunun, sinirsel sinyalizasyonun ve hafızanın bozulmasını önlemek için dengelenmesi gerekiyor. Uyurken dış dünya ile iletişimin asgariye indiği; zamandan ve mekândan bağımsız olduğumuz için uykunun yeniden normalizasyon süreci için en uygun vakit olduğu düşünülüyor.

Sinapslar güçlendiği ve daha aktif olduğu zamanlarda büyürler ve tam tersi olarak zayıfladıkları zaman küçülürler.  Bundan dolayı, Cirelli ve Tononi, SHH’nin (sinaptik homeostaz hipotezinin) doğrudan bir kanıtının, sinapsların büyüklüğünün uyku ve uyanıklık arasında değişip değişmediğini belirleyerek gösterilebileceğini düşünüyordu. Bunu yapmak için, “seri tarama 3D elektron mikroskopu” adı verilen son derece yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip bir yöntem kullandılar.

Araştırmanın kendisi, dört yıldır çalışan birçok uzman araştırmacı ile birlikte, fare beynindeki serebral korteksin iki alanını fotoğraflamak, yeniden oluşturmak ve analiz etmek için büyük bir girişimdi. 6920 sinapsı yeniden inşa etmeyi ve boyutlarını ölçmeyi başardılar.

Çalışma ekibi, analiz ettikleri fare beyninin dinlenmiş bir fareye mi, yoksa uyanık bir fareye mi ait olduğunu kasıtlı olarak bilmiyorlardı. Kodu kırdıkları zaman ise, resim çekilmeden önce 6 ila 8 saat boyunca uyuyan farelerin uyku süresi ile ölçümler arasında bir korelasyon bulmayı başardılar. Sonuçlar, birkaç saatlik uykunun sinapsların boyutunda ortalama yüzde18 civarında bir küçülmeye neden olduğunu gösteriyordu. Bu değişimler, serebral korteksin her iki alanında da gerçekleşti ve sinapsların boyutundaki değişim ile doğru orantılıydı.

Artış, sinapsların yüzde 80’inde gerçekleşti, fakat en büyük olanlarda gerçekleşmedi. Büyümenin gerçekleşmediği sinapsların en sağlam hafızalara ait izler olabileceği düşünülüyor.

Cirelli, “Açık ultra yapısal terimlerle konuşmak gerekirse, bu bulgular sinaptik boyut ve güç dengesinin uyanıklık ile bozulduğunu ve uyku ile onarıldığını göstermektedir. Korteksteki sinapsların büyük çoğunluğunun birkaç saatlik uyanıklık ve uyku durumundan dolay bu kadar büyük bir değişim geçirmesi dikkat çekicidir” dedi.

Tononi ise, farelerden gelen veriler insanlara uygulandığı zaman, her akşam insanların kortekslerinde trilyonlarca sinapsın yüzde 20 oranında küçülebileceğini belirtti.

Bu çalışma ile birlikte John Hopkins Üniversitesi Dr. Richard Huganir Laboratuvarı’nda gerçekleşen bir çalışma da Science dergisinde yayımlandı. Biyokimyasal ve moleküler metotların kullanıldığı bu çalışma SHH’nin öngörüsü olan sinapsların uyurken küçülmesini teyit etti ve bu süreç için önemli olan genleri tanımladı.

 

Çeviren: Semih Suçağlar

Yeditepe Üniv. Bilişsel Bilimleri YL

 

Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170202141913.htm

 

Fotoaltı: Ağaç dalına benzeyen dendritlerin yeniden inşasının 3-D elektron mikroskopu ile görüntüsü. Dalların sonunda bulunan bardak şeklindeki yapılar ağlardır (spines) ve ağların uçlarında sinapslar bulunur.Wisconsin araştırmacıları buna benzer yüzlerce resmi inceleyerek sinapsların fare uyuduktan sonra küçüldüğünü ve uyanık geçen zamanda ise tekrar büyüdüğünü buldular. ©Wisconsin Uyku ve Bilinç Merkezi

50 Soruda Evren

Çağlar Sunay

50 soruda evren

Ülkemizin az sayıdaki nitelikli popüler bilim yazarlarından Çağlar Sunay, “50 Soruda” dizisinin onuncu kitabı olan 50 Soruda Evren’de, bilimin geçmişindeki […]

ot_kapak

Sosyal Sınıflar, Kültürler ve 13. yüzyıl Anadolu Devrimi, 13. yüzyıl Anadolu’sunda örgütlü olarak kulluktan kurtulma sürecini başlatmış olan insanlığın serüvenidir. […]

Neden, Hangi, Nasıl Matematik

Ahmet Doğan

kapak_Matematik

‘Matematik Yaramazdır’ kitabının yazarı matematik öğretmeni Ahmet Doğan, kendi deneyimlerinden yola çıkarak, matematik öğretmenin ve öğrenmenin inceliklerini ve hazzını ele […]

Bilimin Öncüleri

Cemal Yıldırım

kapak_bilimin onculeri5

Onlar, insanlığın gerçeği arayışında, düşüncesinin önündeki engelleri yıkıp geçtiler. Onlar, insanlığın evreni ve doğayo algılayışını kökten değiştirdiler. Onlar evrenin sırlarına […]